スマートファブリックの情報に基づいたタッチにより、どこへ行くべきかがわかります

Jul 22, 2023

個人用デバイスは、私たちの視覚と聴覚に事実上無制限の情報を供給しますが、触覚はほとんどそのまま残されています。

ライス大学のエンジニアが開発したウェアラブルな繊維ベースのデバイスは、この十分に活用されていない感覚資源を活用することで、視覚と聴覚のインプットの不足を補い、整理整頓、強化、そして障害の場合にはそれを補うことができる可能性がある。

「テクノロジーがハプティクスや触覚に基づくコミュニケーションを取り入れるのは遅かった」と、機械工学博士課程の学生で、Device誌に掲載された研究の筆頭著者であるバークレー・ジュメット氏は言う。 「ハプティクスを組み込んだテクノロジーのうち、ウェアラブルデバイスは複雑な合図を提供するためにまだかさばる外部ハードウェアを必要とすることが多く、日常の活動での使用が制限されています。」

ダニエル・プレストンとマーシア・オマリーのライス研究室によって構築された触覚アクセサリのシステムは、先行研究で説明されたアプローチに基づいて、流体制御を使用してウェアラブルの繊維構造に触覚キューをプログラムすることにより、ハードウェアの必要性を削減します。

「電圧と電流を使用する従来の制御システムでは、通常、複雑な触覚キューを実現するには多くの電子入力が必要になります」とライス大学の機械工学助教授であるプレストン氏は述べ、その研究室ではエネルギー、材料、流体の交差点を研究しています。 「このデバイスでは、その複雑さの多くを流体コントローラーにオフロードし、洗練された触覚刺激を提供するために必要な電子入力は非常に限られた数だけです。」

ベルトとテキスタイル スリーブで構成されるこのウェアラブル製品は、圧力や流量などの流体信号に依存して、振動、叩く、絞るなどの感覚を含む複雑な触覚キューの伝達を制御します。 ベルトに取り付けられた小型軽量の二酸化炭素タンクが、ヒートシール可能な繊維に組み込まれた気密回路に供給され、1/4 サイズのポーチ (各袖に最大 6 個) がさまざまな力と頻度で膨張します。

現実世界のナビゲーションにおけるデバイスの有用性を実証する実験では、これらの手がかりは、ヒューストンの通りを通る 1 マイルの長さのルートでユーザーを導く道案内として機能しました。 別の実験では、ユーザーは触覚テキスタイルを通じて伝えられる指示に従って、フィールド内にある目に見えないテトリスのピースの輪郭を描きました。

「このベルトには、他の方法では必要となる可能性のある電子制御システムのスリム化バージョンが組み込まれています」とジュメット氏は語った。 「この場合、2 つの袖にまたがる 12 個のポーチが徐々に膨らみ、前、後ろ、左、右の 4 つの方向のいずれかを示しました。 そのため、12 個の電子入力を必要とする代わりに、その複雑さをスリーブに埋め込み、使用できる入力は 4 つだけになり、3 分の 2 に削減されました。

「将来的には、このテクノロジーはナビゲーション システムと直接統合される可能性があります。これにより、衣服を構成する繊維そのものが、すでに過負荷になっている視覚や聴覚に負担をかけることなく、ユーザーに進むべき方向を伝えることができます。たとえば、地図や地図を参照する必要があるなどです。仮想アシスタントの話を聞いてください。」

さらに、ウェアラブル繊維デバイスには他の感知および制御メカニズムを組み込んで、視覚または聴覚に制限のあるユーザーが障害物を検出し、動的環境をリアルタイムでナビゲートできるようにすることもできます。

「このような装置は、例えば難聴に苦しむ人々にとって役立つ可能性があります」と、機械工学科の学部長であり、機械工学、電気およびコンピュータ工学、生物工学およびコンピュータのトーマス・マイケル・パノス・ファミリー教授であるオマリー氏は述べた。ライスの科学。

人工内耳は、重度の難聴を持つ人々の音声知覚を回復することができますが、文献によると、これらの人々は依然として騒がしい環境で音声を理解するのに苦労し、音の発生源を見つけるのが困難になる可能性があります。 触覚フィードバックは、人工内耳の性能を向上させたり、患者の読唇を容易にしたりする可能性を秘めています。